تأثير قرص الصمام على ضوضاء المحرك والاهتزاز وخشونة الأداء (NVH)

في سعي البحث عن تجربة قيادة متقدمة، يُعد ضبط عناصر الضوضاء والاهتزازات وقساوة الأداء (NVH) أمراً محورياً فعلاً. ومن بين المكونات العديدة للمحرك التي تسهم في مؤشرات NVH، فإن نظام صمامات التوزيع — وبخاصة مكبس الصمام — يؤدي حالياً دوراً جوهرياً، رغم أنه غالباً ما يُهمَل تقديره. وفي شركة سوتشو توبو لأجزاء المحرك المحدودة، يصمّم فريق المهندسين لدينا مكابس صمام دقيقة بفهمٍ عميقٍ لأثرها المباشر في خصائص الصوت المحركي وانسيابيته. ويستعرض هذا المقال العلاقات الأساسية بين أداء مكبس الصمام العام وخصائصه المتعلقة بمؤشرات NVH.

الارتباط بين تغير مقدار الفراغ في مكبس الصمام وحدوث صوت طقطقة مسموع

واحدٌ من أكثر الأصوات تميُّزًا المرتبطة بالضجيج الميكانيكي للمحرك هو في الواقع صوت طَقْطَقة أو نقرٍ مميَّز. وغالبًا ما يُعزى هذا الصوت — وبشكلٍ صحيحٍ — إلى دعمٍ أفضل لمنظومة الصمامات. وفي المحركات التي تستخدم المدقات الميكانيكية (الصلبة)، توجد مسافة تخلُّف محدَّدة بدقة بين المدقة وساق الصمام. وهذه المسافة ضروريةٌ بالتأكيد لاستيعاب التمدد الحراري، لكنها يجب أن تُضبط بدقةٍ تامة.

عندما يزداد هذا الفراغ بشكل مفرط بسبب التآكل أو ضبطه غير السليم أو تدهور العناصر، فإنه يؤدي فعليًّا إلى وقوع اصطدامٍ صاخب. فعندما يدور كام الرباعي (الكامة) ويبدأ في رفع المدفّاع (التابت) بكفاءة أكبر، يجب عليه أولًا سدّ هذه الفجوة الأكبر. وينتج عن ذلك تأثيرٌ سريعٌ وعالي القوة بين الكامة والمدفّاع، وبالتالي بين المدفّاع وجذع الصمام. ويُولِّد هذا التأثير ضجيجًا حادًّا ذا طابع معدني على هيئة «نقرات»، ينتقل بالتأكيد عبر هيكل المحرك. وغالبًا ما يزداد تكرار هذا الضجيج تزامنًا مع ارتفاع عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM). وتتمحور تركيز فريقنا التصنيعي فعليًّا حول إنتاج المدفّاعات (التابتات) بمواصفات عالية جدًّا من حيث صلادة السطح والاتساق الهندسي، وذلك لتمكينها من مقاومة التآكل والحفاظ على الفراغات الحرجة طوال عمر التشغيل الطويل، وبذلك يُقلَّل مصدر الضجيج إلى أدنى حدٍّ ممكن.

تأخر استجابة المدفّاع الهيدروليكي وتأثيره على نعومة دوران المحرك عند وضع الخمول

مُكيّفات التحميل الهيدروليكية (HLAs)، أو المكابس الهيدروليكية، طُوِّرت فعليًّا للحفاظ تلقائيًّا على صفر فجوة الصمام، مما يلغي الصوت الناتج عن أنظمة التصحيح الدورية. لكنها في الواقع تُدخل تحديات خاصة بها تتعلَّق بالضوضاء والاهتزاز وخشونة التشغيل (NVH)، وبخاصة عند سرعات المحرك المنخفضة مثل حالة الخمود. ويعتمد التشغيل الداخلي لمُكيِّف التحميل الهيدروليكي على ضغط زيت المحرك والقياس الدقيق لتدفُّق الزيت عبر فتحات صغيرة.

عند دوران المحرك بسرعة منخفضة (دورة في الدقيقة)، يكون ضغط الزيت منخفضًا جدًّا. وقد لا تتمكن مكبسية معينة ذات خصائص استجابة بطيئة، بالإضافة إلى ذلك، من الامتلاء أو الاستجابة بسرعة كافية لمتابعة ملف الكام (Cam Profile) بدقةٍ تامة، ما يؤدي إلى «تأخُّر» مؤقت أو انهيار معتدل. وقد ينتج عن ذلك فتح وإغلاق غير دقيقين للصمامات. ويظهر هذا التباين بين عدة صمامات فعليًّا على شكل دوران غير منتظم أو خشن عند وضع الخمول (Idle)، وغالبًا ما يترافق مع اهتزاز منخفض التردد أو زيادة طفيفة في شدة الاهتزاز. ويتعامل مهندسو شركة سوتشو توبو مع هذه المسألة عبر تصميم قنوات توزيع الزيت الداخلية وميكانيكا الصمامات الاختبارية لمكابسنا الهيدروليكية بدقةٍ بالغة. والهدف من ذلك هو ضمان استجابة سريعة وأداءٍ ثابتٍ حتى في ظل ظروف الضغط المنخفض، ما يسهم فورًا في جعل دوران المحرك عند وضع الخمول أكثر نعومةً واستقرارًا.

استراتيجيات تقليل الضوضاء الناتجة عن المكابس في محركات السيارات الشخصية

في الواقع، يتطلب التخفيف من مشكلات الضوضاء والاهتزاز وخشونة التشغيل (NVH) المرتبطة بالكابحات نهجًا متعدد الجوانب، يجمع بين التصميم المتقدم للمشاكل، والتصنيع الخاص، وكذلك التكامل المثالي للأجهزة. أما في محركات السيارات الخاصة التي تُعد الدقة والرقي أولوية قصوى فيها، فإن اعتماد أساليب عديدة يُعتبر أمرًا جوهريًّا.

في البداية، تُعَدُّ تحديد نوع النسيج واستراتيجيات التصلب أمورًا بالغة الأهمية. فاستخدام سبائك عالية الجودة وتطبيق معالجات متفوقة للسطوح مثل طلاء الكربون الشبيه بالماس (DLC) يمكن أن يقلل بشكلٍ كبير من الاحتكاك والتآكل بين كاميرا التوزيع ووجه المكبس، مما يخفف من شدة التفاعل ويُخفِّض من إنتاج الضوضاء ذات التردد العالي. ثانيًا، بالنسبة للمكابس الهيدروليكية، فإن تحسين خصائص التخميد الداخلية أمرٌ جوهريٌّ بالفعل. ويشمل ذلك موازنة تدفق الزيت بدقة لضمان التشغيل الهادئ دون التضحية بمعدل الاستجابة المطلوب لتحقيق أداءٍ نظيفٍ وفعالٍ. وأخيرًا، فإن تحقيق تحملات أبعادية دقيقة جدًّا ومطابقة دقيقة لملف الكاميرا أثناء التصنيع هو شرطٌ لا يمكن التنازل عنه بأي حالٍ من الأحوال. فحتى أصغر التغيرات المجهرية قد تؤدي إلى تحميل غير منتظم وظهور ضوضاء. وفي شركة سوتشو توبو لأجزاء المحرك المحدودة، تتمحور خطط التصميم والتصنيع المدمجة في فريقنا بالفعل حول تنفيذ هذه الاستراتيجيات. وننتج فعليًّا مكابسَ مُخصَّصةً ليست مجرد قطعٍ متينة فحسب، بل هي مساهمةٌ فاعلةٌ في تشغيل المحرك بهدوءٍ أكبر وسلاسةٍ أعلى وانسجامٍ أفضل، وذلك لتلبية المعايير الصارمة جدًّا الخاصة بالضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH) في المركبات الركابية المتطورة.

من خلال التركيز بصراحة على الديناميكيات المعقدة الخاصة بنظام صمامات المحرك، يمكن لفريقنا المساهمة في تصميم أنظمة صمامات لم تعد قوية فحسب، بل متطوّرةٌ للغاية أيضًا.